AEG Spülmaschinensensor

Autor: Timo Malchus

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Einleitung

Dieser Wiki Artikel ist Prüfungsleistung in der Vorlesung Sensortechnik im Studienschwerpunkt SDE des Studiengangs Mechatronik. Die Aufgabe ist es, einen Sensor in Betrieb zu nehmen und Messwerte aufzunehmen sowie diese Messwerte zu beurteilen.

Aufgabe

Der gewählte Sensor ist ein Sensor aus dem Bereich Haushaltsgeräte. Der Temperatur- und Trübungssensor für Geschirrspüler der Firma AEG wird eingesetzt, um die Trübung und die Temperatur des Prozesswassers zu erfassen. Er ist als Ersatzteil im Online Shop von AEG für 32,45 € erhältlich.
Die Signalverarbeitung erfolgt mithilfe eines Arduino Boards und einer SPS der Firma Siemens.

Funktion des Primärsensors

Der Sensor kann sowohl Trübung, als auch Temperatur erfassen. In dieser Hausarbeit soll jedoch nur die Aufnahme von Trübungsgrößen beleuchtet werden. Zunächst wird das Funktionsprinzip der Trübung als ein optisches Messverfahren erklärt.

Grundlagen der Trübungsmessung

Trübung ist eine Messgröße der Verfahrenstechnik, die insbesondere für die Anwendung in der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung von Relevanz ist. Sie ist definiert als die optische Eigenschaft flüssiger Medien das Licht zu streuen, die durch die Anwesenheit suspendierter Partikeln in einer Flüssigkeit hervorgerufen wird. Wird eine Flüssigkeit beleuchtet, dann wird das Licht, welches auf die suspendierten Partikel trifft, absorbiert. Die Menge an absorbiertem Licht kann als Messgröße erfasst werden. Im Gegensatz zu Größen wie Druck, Zeit oder Gewicht ist Trübung keine klar definierte physikalische Größe, sondern ein subjektiver Eindruck. deswegen wird als Referenzgröße ein Stoff mit klar festgelegter Trübung verwendet.

Die Messverfahren sind in der DIN EN 7027 festegelegt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen der Durchlichtmessung und der Streulichtmessung. Bei der Durchlichtmessung wird die Absorbtion des direkt durch das Medium strahlenden Lichts gemessen. Im Gegensatz dazu wird bei der Streulichtmessung der Anteil des Lichts gemessen, der von den ungelösten Partikeln gestreut wird. Im allgemeinen wird unter einem Winkel von 90° gemessen.

Während die Streulichtmessung eher bei niedrigen Trübungen zum Einsatz kommt, wird die Durchlichtmessung für hohe Trübungswerte eingesetzt.

Welche Rohsignale liefert der Sensor?

Versuchsaufbau

Vorgehen bei der Messwertaufnahme

Trübung ist eine Größe, die nicht auf Basis physikalischer Gesetzmäßgikeiten erfassbar ist, sondern ein Referenzmaß benötigt. Dieses Referenzmaß ist in dieser Versuchsauswertung ein Sensor nach Industriestandard der Firma Seli Optek. Der Sensor ist per Werkskalibrierung mit dem DIN 7027 Referenzmaß Formazin kalibriert worden.

Die Werte dieses Sensors dienen als Referenz zu den Werten des AEG Sensors. Anhand der Differenz der beiden Werte lässt sich eine Messwertbeurteilung realisieren.

Verwendete Hardware und Software

• AEG Spülmaschinensensor
• Arduino Uno
• Wandlerelektronik
• Seli Optek STS03
• SPS S7-1200 mit Analoger Eingangskarte

Signalvorverarbeitung

Sollen Messwerte oder vorverarbeitete Daten übertragen werden?
Wie lässt sich eine Vorverarbeitung umsetzen?
Wird eine Kennlinie eingesetzt? Wenn ja, wie wird diese kalibriert?

Analog-Digital-Umsetzer

Wie werden die analogen Signale umgesetzt?
Welcher ADU kommt zum Einsatz?
Welche Gründe sprechen für diesen ADU? Alternativen?

Bussystem

Wird ein Bussystem zwischen Sensor und Mikrocontroller eingesetzt?
Wenn ja, wie funktioniert dieses Bussystem?

Digitale Signalverarbeitung

Welche Verarbeitungsschritte sind notwendig?
Welche Filter werden angewendet?
Bestimmen Sie Auflösung, Empfindlichkeit und Messunsicherheit des Sensors.

Bewertung der Sensordaten

Welche Fehler treten in welchem Verarbeitungsschritt auf?
Stellen Sie die Messunsicherheit bzw. das Vertrauensintervall dar.

Literatur

pdf von IEA Grundlagen der Trübungsmessung Video zur Trübung von Endress und Hauser

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